Що таке магнітні матеріали: Магнітні матеріали

З чого роблять магніт, які бувають види магнітів та їх особливості

Магніти діляться на кілька видів: постійні, електро- і тимчасові. Вони відрізняються між собою характеристиками, довговічністю і особливістю експлуатації.

Постійні магніти

Найбільшу популярність отримали постійні магніти — саме їх ми маємо на увазі, кажучи про магніти взагалі. Головна їхня особливість у тому, що вони зберігають свій магнітний заряд протягом довгого часу. Як довго і з якою силою прослужить цей елемент, залежить від того, з чого зроблений магніт.

Неодимові магніти дуже довговічні, не бояться корозії і привабливо виглядають за рахунок нікелевого покриття.

Найпотужніші магніти — неодимові

Сплави з яких виготовляють магніти:

• Неодиму, бору і заліза. Такі елементи називають супермагнітами, оскільки вони довго зберігають експлуатаційні характеристики і розмагнічуються зі швидкістю 1-2% за 100 років. Розмагнітити неодим майже неможливо.
• Самарія і кобальту — за рахунок стійкості до агресивного середовища і впливу високих температур, активно використовується у військовій промисловості. За своїми експлуатаційними особливостями схожий на неодимові аналоги.
• Альнико — сплав алюмінію, кобальту і нікелю. Легкий і термостійкий матеріал, але швидко розмагнічується під дією іншого магнітного поля.
• Магнітопласти — складаються з полімерів, магнітного порошку і всіляких добавок. На відміну від всіх інших видів, ці магніти легко піддаються обробці, пластичні і еластичні. Завдяки цьому з них створюють вироби складної форми і експериментують з розташуванням полюсів. Потужність таких елементів залежить від кількості магнітного порошку в складі магнітної суміші, яка може досягати 94% від маси готового виробу.
• Ферити — сплав заліза з іншими металами. Найбільш поширений вид, тому, що недорогий у виробництві і має широку сферу експлуатації, проте під дією високих температур досить швидко втрачає свої властивості.

Особливу популярність останнім часом набувають неодимові магніти, оскільки вони в рази перевершують стандартні феритові за своїми можливостями. Багато хто цікавиться, з чого роблять неодимові магніти, щоб відтворити їх в домашніх умовах. Але без спеціального обладнання і знань це неможливо.

Тимчасові магніти

Ще одне цікаве питання — з чого роблять тимчасовий магніт. Для цього використовують будь-який металевий предмет. Наприклад, скріпку, ножиці, викрутку та ін. Якщо ненадовго піднести його до джерела потужного магнітного поля, або іншого сильного магніту, то ця металева деталь тимчасово перейме його магнітні властивості. Але виходячи з-під дії цього поля, властивості миттєво губляться. Такі елементи активно використовуються в електромеханіці і автомобілебудуванні.

Електромагніти

На відміну від постійних, мають магнітне поле тільки при проходженні через них електрики. Такі магніти виготовляють з металевої заготовки. Підійде будь-який зразок заліза або його сплави, які добре магнітятся – він виступає в ролі сердечника. Перевірити залізний шматок на можливість виступити в ролі джерела електромагнітного поля просто — використовуйте стандартний магнітик з холодильника. Якщо він притягується до залізяки то вона підходить на роль сердечника. Цей брусок обмотують мідним дротом, ізолювавши попередньо один метал від іншого, а потім підключається джерело струму.

Найпростіший електромагніт робиться за 5 хвилин з цвяха, дроту і батарейки

На відміну від всіх інших видів, електромагніти змінюють характеристики під впливом електричного струму – регулюється потужність пристрою, напрямок полюсів. Його використовують в електропристроях, в моторах і генераторах, в промисловості при транспортуванні металевих вантажів. А народні умільці створюють безліч варіантів саморобних конструкцій.

Параметри магнітних матеріалів



Обратная связь

ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение

Как определить диапазон голоса — ваш вокал

Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими

Целительная привычка

Как самому избавиться от обидчивости

Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

Тренинг уверенности в себе

Вкуснейший «Салат из свеклы с чесноком»

Натюрморт и его изобразительные возможности

Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.

Как научиться брать на себя ответственность

Зачем нужны границы в отношениях с детьми?

Световозвращающие элементы на детской одежде

Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

Как слышать голос Бога

Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)

Глава 3. Завет мужчины с женщиной

Оси и плоскости тела человека — Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков — Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) — В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Параметри магнітних матеріалів

Bs – це індукція насичення – максимально можлива індукція, яка може створюватися і даному матеріалі під дією сильних зовнішніх плів. Ця величина визначає максимальний струм, який може проходити по обмотках осердя. При перевищені цього струму індукція в матеріалі збільшуватись не буде, проте матеріал буде сильно грітися.

B_r – це індукція, яка залишається в матеріалі після того як дія зовнішнього поля зникає.

B_{o і} B_max — це індукція в на початку і після закінчення процесу намагнічення.

H_c – коерцитивна сила – це напруженість зовнішнього магнітного поля, як необхідна для того, щоб зняти залишкову індукцію.

—магнітна проникність–показує в скільки разів збільшується індукція в середині зразка зі зміною напруженості зовнішнього магнітного поля.

Питомі втрати енергії(пропорційні площі петлі гістерезісу) – це значення енергії зовнішнього магнітного поля, яка втрачається в магнітному матеріалі у вигляді тепла за цикл перемагнічування матеріалу:

P = P_r + P_вс + P_ми;

P_r – це втрати які зв’язані з явищем гістерезісу. Гістерезіс – це явище запізнення зміни індукції в зразку від зміни напруженості зовнішнього магнітного поля. P_r залежить від геометричних розмірів зрвзка і від внутрішньої структури матеріалу(розмір та форма доменів). Причому, чим мілкіші зерна, тим більші втрати.

P_вс – втрати на вихрові струми. Вони залежать від питомого опору матеріалу.

Чим більший питомий опір, тим менший струм, тим менші втрати, матеріал буде менше грітися.

P_ми – втрати на магнітні наслідки. Вони проявляються тільки про роботі осердя в імпульсному режимі. Вони залежать від магнітної в’язкості матеріалу, внутрішньої будови кристалічної градки.

Магнітні матеріали

Магнітними називаються матеріали, які якимось чином проявляють себе в магнітному полі .

Хід уроку:

1. Природа магнетизму.
2. Намагнічування магнітних матеріалів.
3. Параметри магнітних матеріалів.
4. Магнітом’які матеріли.

4.1 Матеріали для осердя на низьких чистотах.

4.2 Матеріали для осердя на високих чистотах.

5. Магнітотверді матеріали.

5.1 Матеріали для постійних магнітів.

5.2 Неметалеві постійні матеріали.

6. Матеріли для запису і збереження інформації.

Природі магнетизму лежить в будові атома, тому що кожний електрон, обертаючись навколо ядра, створює власне магнітне поле. І якщо орієнтація орбіт в просторі у переважній кількості електронів буде однакова, то це означає, що однакові магнітні квантові числа, тобто атом буде мати власний магнітний момент – магнітне поле. Енергетично вигідно, щоб сусідні атоми мали однаковий напрямок магнітних моментів. Тільки у заліза, нікеля і кобальта атоми мають власні магнітні поля. І таким чином, внаслідок цього утворюються домени. Їх називають феромагнетики.

Саме із-за доменної структури намагнічування феромагнетиків проходить нелінійно. І при перемагнічуванні спостерігається явище гістерезісу.

Параметри магнітних матеріалів

Bs – це індукція насичення – максимально можлива індукція, яка може створюватися і даному матеріалі під дією сильних зовнішніх плів. Ця величина визначає максимальний струм, який може проходити по обмотках осердя. При перевищені цього струму індукція в матеріалі збільшуватись не буде, проте матеріал буде сильно грітися.

B_r – це індукція, яка залишається в матеріалі після того як дія зовнішнього поля зникає.

B_{o і} B_max — це індукція в на початку і після закінчення процесу намагнічення.

H_c – коерцитивна сила – це напруженість зовнішнього магнітного поля, як необхідна для того, щоб зняти залишкову індукцію.

—магнітна проникність–показує в скільки разів збільшується індукція в середині зразка зі зміною напруженості зовнішнього магнітного поля.

В залежності від площі петлі гістерезісу (питомих втрат енергії), всі магнітні матеріали поділяються на магнітом’які та магніто тверді.

Магнітом’які магнітні матеріали мають вузьку петлю гістерезісу, легко перемагнічуються зовнішнім полем. Їх використовують для виготовлення осердь за умови, що коерцитивна сила не буде перевищувати 1 кА/м.

Мангітотверді магнітні матеріали мають широку петлю гістерезісу і перемагнічуються сильним зовнішнім полями. Їх можна використати для створення поля – постійного магніту.

Магнітні властивості матеріалу: основні характеристики та застосування

Магнітні властивості матеріалу — це клас фізичних явищ, опосередкованих полями. Електричні струми і магнітні моменти елементарних частинок породжують поле, яке діє на інші струми. Найбільш знайомі ефекти виникають у феромагнітних матеріалах, які сильно притягуються магнітними полями і можуть намагнічуватися, перетворюючись на постійні, створюючи самі заряджені поля.

Тільки кілька речовин є феромагнітними. Для визначення рівня розвиненості цього феномену конкретної субстанції існує класифікація матеріалів за магнітними властивостями. Найбільш поширеними є залізо, нікель і кобальт та їх сплави. Приставка ферро — відноситься до залозу, тому що постійний магнетизм вперше спостерігався в порожняке, формою природного залізної руди, званої магнітними властивості матеріалу, fe 3 o 4.

Парамагнітні матеріали

Хоча феромагнетизм відповідальний за більшість ефекти магнетизму, що зустрічаються в повсякденному житті, всі інші матеріали в деякій мірі схильні до впливу поля, а також деяких інших типів магнетизму. Парамагнітні речовини, такі як алюміній і кисень, слабо притягаються до прикладеній магнітному полю. Діамагнітні речовини, такі як мідь і вуглець, слабо відштовхуються.

У той час як антиферромагнитные матеріали, такі як хром і спінові стекла, мають більш складну зв’язок з магнітним полем. Сила магніту на парамагнітних, діамагнітних і антиферомагнітних матеріалах зазвичай занадто слабка, щоб її можна було відчути, і її можна виявити тільки лабораторними приладами, тому ці речовини не входять у перелік матеріалів, що володіють магнітними властивостями.

Умови

Магнітне стан (або фаза) матеріалу залежить від температури і інших змінних, таких як тиск і прикладене магнітне поле. Матеріал може проявляти більше ніж одну форму магнетизму при зміні цих змінних.

Історія

Магнітні властивості матеріалу були вперше виявлені в стародавньому світі, коли люди помітили, що магніти, природно намагнічені шматочки мінералів, можуть притягувати залізо. Слово «магніт» походить від грецького терміна μαγνῆτις λίθος magnētis lithos, «магнезіальний камінь, підніжний камінь».

У Стародавній Греції Аристотель приписав перше з того, що можна назвати науковою дискусією про магнітні властивості матеріалів, філософу Фалесу Милетскому, який жив з 625 р. до н. е. до 545 р. до н. е. Стародавній індійський медичний текст «Сушрута самхіта» описує використання магнетиту для видалення стріл, вбудованих в тіло людини.

Стародавній Китай

У стародавньому Китаї сама рання літературна посилання на електричні і магнітні властивості матеріалів міститься в книзі IV століття до нашої ери, названої на честь її автора, «Мудрець Долини Привидів». Найперша згадка про притягання голки — в роботі I століття Луньхэн («Збалансовані запити»): «Магніт притягує голку».

Китайський учений XI століття Шень Куо був першою людиною, який описав в «Есе пулу снів» — магнітний компас з голкою і те, що він поліпшив точність навігації з допомогою астрономічних методів. Концепція істинного півночі. До 12-го століття китайці, як було відомо, використовували компас-магніт для навігації. Вони виліпили напрямну ложку з каменю так, що ручка ложки завжди вказувала на південь.

Середньовіччя

Олександр Неккам, до 1187 році, був першим у Європі, хто описав компас і його використання для навігації. Цей дослідник вперше в Європі досконально встановив, якими властивостями володіють магнітні матеріали. У 1269 році Пітер Перегрін де Марикур написав Epistola de magnete, перший збережений трактат, що описує властивості магнітів. В 1282 році властивості компасів і матеріалів із особливими магнітними властивостями описав аль-Ашраф, єменський фізик, астроном і географ.

Ренесанс

У 1600 році Вільям Гілберт опублікував свої «Магнетичний корпус» і «Магнітне теллур» («Про магніті і магнітних тілах, а також про Великому магніті Землі»). У цій роботі він описує багато зі своїх експериментів зі своїй модельній землею, званої терреллой, з допомогою якої він проводив дослідження властивостей магнітних матеріалів.

Зі своїх експериментів він прийшов до висновку, що Земля сама по собі є магнітної і що саме тому компаси вказували на північ (раніше деякі вважали, що саме полярна зірка (Polaris) або великий магнітний острів на Північному полюсі притягував компас).

Новий час

Розуміння взаємозв’язку між електрикою і матеріалами зі спеціальними магнітними властивостями з’явилося в 1819 році в роботі Ханса Крістіана Ерстеда, професора в Копенгагенському університеті, який виявив у результаті випадкового посмикування стрілки компаса біля проводу, що електричний струм може створити магнітне поле. Цей знаменний експеримент відомий як Експеримент Ерстеда. Дещо інших експериментів пішли з Андре-Марі Ампера, який у 1820 році виявив, що магнітне поле, що циркулює по замкнутому шляху, було пов’язано зі струмом, що протікає по периметру шляху.

Карл Фрідріх Гаусс займався дослідженням магнетизму. Жан-Батіст Біо і Фелікс Савар у 1820 році придумали закон Біо-Савара, що дає потрібне рівняння. Майкл Фарадей, який у 1831 році виявив, що змінюється в часі магнітний потік через петлю проводу викликав напругу. А інші вчені знаходили подальші зв’язку між магнетизмом і електрикою.

ХХ століття і наш час

Джеймс Клерк Максвелл синтезував і розширив це розуміння рівнянь Максвелла, об’єднавши електрика, магнетизм і оптику в області електромагнетизму. У 1905 році Ейнштейн використав ці закони, мотивуючи свою теорію спеціальної теорії відносності, вимагаючи, щоб закони зберігалися у всіх інерціальних системах відліку.

Електромагнетизм продовжував розвиватися в XXI столітті, будучи включеним у більш фундаментальні теорії калібрувальної теорії, квантової електродинаміки, электрослабой теорії і, нарешті, в стандартну модель. В наш час вчені вже щосили вивчають магнітні властивості наноструктурних матеріалів. Але самі великі і дивовижні відкриття в цій області, ймовірно, все ще чекають нас попереду.

Суть

Магнітні властивості матеріалів в основному обумовлені магнітними моментами орбітальних електронів їх атомів. Магнітні моменти ядер атомів зазвичай у тисячі разів менше, ніж у електронів, а тому вони незначні в контексті намагнічування матеріалів. Ядерні магнітні моменти тим не менше є дуже важливими в інших контекстах, особливо в ядерно-магнітному резонансі (ЯМР) і магнітно-резонансної томографії (МРТ).

Зазвичай величезна кількість електронів в матеріалі влаштовано так, що їх магнітні моменти (як орбітальні, так і внутрішні) зводяться на немає. В деякій мірі це пов’язано з тим, що електрони об’єднуються в пари з протилежними власними магнітними моментами в результаті принципу Паулі (див. Конфігурацію електронів) і об’єднуються в заповнені подоболочки з нульовим сумарним орбітальним рухом.

В обох випадках електрони переважно використовують схеми, в яких магнітний момент кожного електрона нейтралізується протилежною моментом іншого електрона. Більш того, навіть коли конфігурація електронів така, що існують неспарені електрони і / або незаповнені подоболочки, часто буває так, що різні електрони в твердому тілі будуть вносити магнітні моменти, які вказують у різних випадкових напрямках, так що матеріал не буде магнітним.

Іноді, або самостійно, або через прикладеного зовнішнього магнітного поля — кожен з магнітних моментів електронів буде в середньому збудований в лінію. Відповідний матеріал може створити сильне чисте магнітне поле.

Магнітне поведінку матеріалу залежить від його структури, зокрема від електронної конфігурації, з причин, вказаних вище, а також від температури. При високих температурах випадкове тепловий рух ускладнює вирівнювання електронів.

Діамагнетизм

Діамагнетизм проявляється у всіх матеріалах і являє собою тенденцію матеріалу протистояти додається магнітного поля і, отже, відштовхуватися від магнітного поля. Однак у матеріалі з парамагнитными властивостями (тобто з тенденцією посилювати зовнішнє магнітне поле) домінує парамагнітний поведінку. Таким чином, незважаючи на універсальне виникнення, діамагнітне поведінка спостерігається тільки в чисто диамагнитном матеріалі. У диамагнитном матеріалі немає неспарених електронів, тому власні магнітні моменти електронів не можуть створювати будь-якого об’ємного ефекту.

Зверніть увагу, що це опис розуміється тільки як евристичний варіант. Теореми Бора-Ван Леувена показує, що діамагнетизм неможливий у відповідності з класичною фізикою, і що правильне розуміння вимагає квантово-механічного опису.

Зверніть увагу, що всі матеріали проходять цей орбітальний відповідь. Проте в парамагнітних і феромагнітних речовин діамагнітний ефект пригнічується набагато більш сильними ефектами, викликаними неспаренными електронами.

У парамагнитном матеріалі є неспарені електрони; тобто атомні або молекулярні орбіталі з рівно одним електроном в них. У той час як для принципу виключення Паулі потрібно, щоб спарені електрони мали свої власні («спін») магнітні моменти, які вказують у протилежних напрямках, у результаті чого їх магнітні поля компенсуються, неспарений електрон може вирівняти свій магнітний момент в будь-якому напрямку. Коли докладено зовнішнє поле, ці моменти будуть прагнути поєднуватися в тому ж напрямку, що і прикладене поле, підсилюючи його.

Феромагнетики

Феромагнетик, як парамагнітний речовина, має неспарені електрони. Однак, на додаток до тенденції власного магнітного моменту електрона бути паралельною додається полю, в цих матеріалах також існує тенденція для цих магнітних моментів орієнтуватися паралельно один одному, щоб підтримувати стан зниженої енергії. Таким чином, навіть за відсутності прикладеного поля магнітні моменти електронів в матеріалі спонтанно шикуються паралельно один одному.

Кожне феромагнітна речовина має свою індивідуальну температуру, звану температурою Кюрі, або точкою Кюрі, вище якої воно втрачає свої феромагнітні властивості. Це пов’язано з тим, що теплова тенденція до безладу пригнічує зниження енергії з-за феромагнітного порядку.

Феромагнетизм зустрічається тільки в декількох речовин; поширеними є залізо, нікель, кобальт, їх сплави і деякі сплави рідкоземельних металів.

Магнітні моменти атомів у феромагнітному матеріалі змушують їх поводитися як крихітні постійні магніти. Вони злипаються і об’єднуються в невеликі області більш або менш рівномірного вирівнювання, що називаються магнітними доменами або доменами Вейсса. Магнітні домени можна спостерігати з допомогою магнітно-силового мікроскопа, щоб виявити межі магнітних доменів, які нагадують білі лінії на ескізі. Є багато наукових експериментів, які можуть фізично показати магнітні поля.

Роль доменів

Коли домен містить занадто багато молекул, він стає нестабільним і ділиться на два домену, вирівняних в протилежних напрямках, щоб вони більш стабільно злипалися, як показано праворуч.

При впливі магнітного поля межі доменів переміщуються, так що домени, вирівняні по магнітному полю, ростуть і домінують у структурі (пунктирна жовта область), як показано зліва. Коли намагнічується поле видалено, домени можуть не повернутися в ненамагниченное стан. Це призводить до того, що феромагнітний матеріал намагнічується, утворюючи постійний магніт.

При досить сильному намагнічуванні, щоб переважаючий домен перекривав всі інші, приводячи до утворення тільки одного окремого домену, матеріал магнітно насичується. Коли намагнічений феромагнітний матеріал нагрівають до температури точки Кюрі, молекули перемішуються до такої міри, що магнітні домени втрачають організацію, а магнітні властивості, які вони викликають, припиняються. Коли матеріал охолоджується, ця структура вирівнювання доменів мимоволі повертається, приблизно аналогічно тому, як рідина може замерзнути в кристалічна тверда речовина.

Антиферомагнетику

В антиферомагнетику, на відміну від феромагнетика, власні магнітні моменти сусідніх валентних електронів мають тенденцію вказувати в протилежних напрямках. Коли всі атоми розташовані в речовині так, що кожен сусід антипараллелен, речовина є антиферомагнітним. Антиферомагнетики мають нульовий сумарний магнітний момент, що означає, що вони не створюють поля.

Антиферомагнетики зустрічаються рідше в порівнянні з іншими типами поведінки і найчастіше спостерігаються при низьких температурах. При різних температурах антиферомагнетики виявляють діамагнітні та феромагнітні властивості.

У деяких матеріалах сусідні електрони віддають перевагу вказувати в протилежних напрямках, але немає геометричного розташування, у якому кожна пара сусідів є анти-вирівняною. Це називається спін-скло і є прикладом геометричного розчарування.

Магнітні властивості феромагнітних матеріалів

Як і феромагнетизм, ферримагнетики зберігають свою намагніченість у відсутності поля. Однак, як і антиферомагнетики, сусідні пари електронних спінів мають тенденцію вказувати в протилежних напрямках. Ці дві властивості не суперечать один одному, тому що в оптимальному геометричному розташуванні магнітний момент від гратки електронів, які вказують в одному напрямку, більше, ніж від гратки, яка вказує в протилежному напрямку.

Більшість феритів є ферримагнитными. Магнітні властивості феромагнітних матеріалів на сьогоднішній день вважаються незаперечними. Перше виявлене магнітне речовина, магнетит, є феритом і спочатку вважалося феромагнетиком. Однак Луї Неэль спростував це, відкривши ферримагнетизм.

Коли феромагнетик або ферримагнетик досить малий, він діє як один магнітний спін, який схильний до броунівського руху. Його реакція на магнітне поле якісно аналогічна реакції парамагнетика, але набагато більше.

Електромагніти

Електромагніт — це магніт, в якому магнітне поле створюється електричним струмом. Магнітне поле зникає, коли вимикається струм. Електромагніти зазвичай складаються з великої кількості близько розташованих витків дроти, які створюють магнітне поле. Дротові витки часто намотуються навколо магнітного сердечника, виготовленого з феромагнітного або ферримагнитного матеріалу, такого як залізо; магнітний сердечник концентрує магнітний потік і створює більш потужний магніт.

Основною перевагою електромагніту перед постійним магнітом є те, що магнітне поле можна швидко змінити, контролюючи величину електричного струму в обмотці. Однак, на відміну від постійного магніту, який не вимагає живлення, електромагніт вимагає безперервної подачі струму для підтримки магнітного поля.

Електромагніти широко використовуються в якості компонентів інших електричних пристроїв, таких як двигуни, генератори, реле, соленоїди, гучномовці, жорсткі диски, МРТ-апарати, наукові прилади та обладнання для магнітної сепарації. Електромагніти також використовуються в промисловості для захоплення і переміщення важких залізних предметів, таких як металобрухт і сталь. Електромагнетизм був відкритий в 1820 році. Тоді ж вийшла перша класифікація матеріалів за магнітними властивостями.

Классификация магнитных материалов | Примечания, видео, контроль качества и тесты | 12 класс> Физика> Магнитные свойства материалов

Классификация магнитных материалов

Есть три типа магнитных материалов. Это:

1. Диамагнитный материал
2. Парамагнитный материал
3. Ферромагнитный материал

Диамагнитный материал

Те вещества, которые слабо намагничиваются в направлении, противоположном приложенному полю, называются диамагнитным материалом.Примерами диамагнитных материалов являются висмут, медь, вода, ртуть, спирт, аргон, золото, олово, ртуть, сурьма и т. Д. Магнитный момент атомов диамагнитного материала равен нулю. Они приобретают индуцированные дипольные моменты, когда материал помещается во внешнее магнитное поле. Эти моменты противоположны направлению приложенного поля.

Некоторые свойства

1. Диамагнитные материалы отталкиваются магнитами.
2. Когда диамагнитная жидкость в часовом стекле помещается на два близко расположенных полюсных наконечника магнита, она вдавливается в середине, а в случае полюсных наконечников, разделенных расстоянием, она поднимается в середине.Точно так же, когда диамагнитная жидкость помещается в U-образную трубку и одна из концов трубки помещается между двумя сильными полюсными наконечниками магнита, жидкость сдавливается на этом конце.
3. Диамагнитные материалы перемещаются из более сильного поля в более слабое.
4. Диамагнитный стержень, свободно подвешенный в магнитном поле, медленно поворачивается и устанавливается под прямым углом к ​​приложенному полю.
5. Поскольку направление намагничивания противоположно приложенному полю, диамагнитные материалы имеют малое значение для интенсивности намагничивания I.
6. Материалы всегда имеют отрицательную магнитную восприимчивость, \ (\ chi = (\ mu_r -1) \) и составляют от -10 ^-6 до -10 ^-5 .
7. Эти материалы не зависят от температуры.

Парамагнитный материал

Материалы, которые еженедельно намагничиваются в том же направлении, что и приложенное магнитное поле, называются парамагнитными материалами. Примеры парамагнитных материалов: алюминий, хром, кислород, марганец, щелочь, щелочноземельный металл и т. Д.

Парамагнитные материалы обладают постоянными магнитными моментами. Эти моменты еженедельно взаимодействуют друг с другом и случайным образом ориентируются в разных направлениях.

Некоторые свойства

1. Парамагнитные материалы слабо притягиваются магнитами.
2. Парамагнитный стержень, свободно подвешенный в магнитном поле, выравнивается по полю.
3. Парамагнитные материалы зависят от температуры и подчиняются закону кривой.
4. Относительная проницаемость почти равна единице, чем диапазон от 1,00001 до 1,003 для обычных ферромагнитных материалов при комнатной температуре. Таким образом, магнитные силовые линии внутри материала, помещенного в магнитное поле, больше, чем снаружи.
5. Восприимчивость парамагнитных веществ имеет небольшое положительное значение.

Ферромагнитный материал

Ферромагнитные материалы сильно намагничиваются в магнитном поле. Примерами ферромагнитных материалов являются железо, никель и кобальт, а также их сплавы, такие как альнико.Гадолиний и диспрозий являются ферромагнитными при низкой температуре.

Некоторые свойства

1. Ферромагнитные материалы сильно притягиваются магнитами.
2. Ферромагнетики больше от более слабого поля к более сильному.
3. Ферромагнитный стержень, свободно подвешенный в магнитном поле, быстро вращается, чтобы установить его вдоль приложенного поля.
4. Магнитная восприимчивость положительная, очень высокая и изменяется в зависимости от приложенного поля.
5. Относительная проницаемость очень высока, порядка от 1000 до 100000.
6. Ферромагнитная пыль в часовом стекле, помещенном над двумя близко расположенными полюсными наконечниками магнита, увеличивается в середине, а полюсный наконечник, разнесенный на расстояние, вдавливается в середине.
   

   Теория доменов ферромагнетизма

   Рис. Магнитный домен в ферромагнитном материале

   Каждый атом ферромагнетика имеет постоянное магнитное вещество; в немагнитном состоянии атомные и молекулярные диполи расположены случайным образом, так что суммарный магнитный момент равен нулю. Существует сильное взаимодействие с соседними атомами, которое удерживает их магнитный момент параллельно в небольших областях даже в отсутствие внешнего поля.Эти небольшие области с объемом от 10 ^-12 до 10 ^-8 м ³ называются доменами. Когда материал помещается во внешнее поле B _и , домены стремятся ориентироваться параллельно полю B ₀ . Когда приложенное поле становится сильнее, домены, имеющие магнитные моменты, не выровненные с полем, становятся очень маленькими, и когда домены полностью выравниваются по приложенному полю, материал достигает магнитного насыщения. При удалении поля доменные стенки не перемещаются полностью на прежние позиции.Это означает, что материал сохраняет намагниченность в направлении приложенного поля.

   Гистерезис

   Рис. Петля гистерезиса из ферромагнитного материала Рис. (А) Петля гистерезиса из стали (б) Петля гистерезиса из мягкого железа

   • Предположим, кусок намагниченного железа помещен в поле намагничивания H.
   • Когда значение H равно постепенно увеличивался от нулевого значения. Магнитная индукция B в утюге также увеличивается.
   • Когда H увеличивается, B также увеличивается до точки насыщения P, но после P, если H увеличивается, B остается постоянным.
   • Когда значение H теперь уменьшается, B не повторяет путь PO, но с более низкой скоростью и при H, равном нулю, B не равен нулю, но имеет конечное значение, представленное OC. Значение B в этот момент называется сохраняемостью.
   • Далее, когда H увеличивается в противоположном направлении, значение B падает до нуля, чтобы намагничивающее поле было равно OD. Это значение намагничивающего поля называется коэрцитивной силой материала образца.

Источники

Ману Кумар Хатри, Манодж Кумар Тапа, et.al Принцип физики . Катманду: публикация Ayam PVT LTD, 2010.

S.K. Гаутам, Дж. М. Прадхан. Учебник по физике . Катманду: публикация Сурьи, 2003.

.

Магнитные материалы и трехмерное моделирование конечных элементов, Жоао Педро А. Бастос

Магнитные материалы и трехмерное моделирование конечных элементов исследует приложения для определения характеристик материалов и моделирования конечных элементов (FEM). Эта книга относится к электромагнитному анализу, основанному на уравнениях Максвелла и применении метода конечных элементов (КЭ) к низкочастотным устройствам.Отличный источник для старших студентов и аспирантов в области электромагнетизма, он также

Магнитные материалы и 3D-моделирование конечных элементов исследует приложения для определения характеристик материалов и моделирования методом конечных элементов (FEM). Эта книга относится к электромагнитному анализу, основанному на уравнениях Максвелла и применении метода конечных элементов (КЭ) к низкочастотным устройствам. Он является отличным источником для студентов старших курсов и аспирантов в области электромагнетизма, а также поддерживает профессионалов отрасли, работающих в области магнетизма, электромагнетизма, ферромагнитного материаловедения и электротехники.

Авторы представляют современные концепции характеристик и потерь ферромагнитных материалов. Они предоставляют вводный материал; выделить основы электромагнетизма, представить экспериментальное и численное моделирование потерь и сосредоточиться на МКЭ, применяемом в 3D-приложениях. Они также объясняют различные формулировки и обсуждают числовые коды.

• Предоставляет алгоритмы на вычислительном языке

• Обобщает концепции, связанные с методом FE

• Использует классическую алгебру для представления метода, что делает его легко доступным для инженеров

Написано в удобном для понимания формате учебного пособия, текст начинается с краткого изложения уравнений Максвелла, обсуждается механизм возникновения потерь в стали и вводится их статическая и динамическая составляющие.Затем он демонстрирует упрощенные модели явления гистерезиса в переменных магнитных полях. В книге также рассматриваются модели Прейзаха и Джайлса – Атертона, обсуждается векторное моделирование гистериза, вводится техника КЭ и представлены узловые и краевые элементы, применяемые в формулировке трехмерных КЭ, связанных с гистерезисными явлениями.

В книге обсуждается концепция источника-поля для магнитостатических случаев, магнитодинамических полей, вихревых токов и анизотропии. В нем также исследуется потребность в более сложном кодировании и представлены методы решения линейных систем, генерируемых случаями FE, с учетом преимуществ и недостатков.

PPT — Лекция 15 Магнетизм: Магнитные материалы Презентация в PowerPoint

Кандидат наук по материалам | Кафедра материаловедения и металлургии

«Преподаватели кафедры чрезвычайно доступны, и их готовность поделиться своим опытом сыграла важную роль в том, чтобы помочь мне разобраться в концепциях от клеточной биологии до физики льда.»

Обзор и ожидания

Каждый учебный год на учебу в докторантуре по материаловедению принимаются до 40 студентов. Большинство из них начинается в октябре, но небольшое количество допускаются в январе и апреле.

Каждому студенту назначается главный научный руководитель из числа преподавателей, работающих в их области (областях) исследований. Студенты изначально регистрируются на «испытательный срок». В течение первого года обучения они должны сдать оценочные тесты по двум углубленным курсам, предлагаемым Департаментом.В первый год обучения они также должны подготовить плакат о своем исследовании или общей области исследовательских интересов и сделать презентацию исследования к концу второго года обучения. Ожидается, что студенты будут посещать семинары, проводимые членами Университета и внешними экспертами, а также внешние конференции.

Требования

Студенты должны получить по крайней мере второй высший диплом с отличием до поступления на четырехлетнюю квалификацию уровня магистра (или эквивалент за рубежом).Департамент будет принимать во внимание академические результаты, содержание ссылок и предшествующие соответствующие исследования или опыт работы при принятии решения о том, предлагать или не предлагать место. Кандидаты должны указать потенциальных руководителей и предоставить краткое описание проекта в форме заявки, чтобы их работы могут быть рассмотрены соответствующими членами академического персонала. Кандидаты будут опрошены по телефону или Skype. Важно отметить, что из-за недостатка места, оборудования и исследовательских возможностей мы не всегда можем сделать предложение даже высококвалифицированному кандидату.

Исследовательские проекты

Потенциальные соискатели могут связаться с академическим персоналом для обсуждения имеющихся исследовательских возможностей. Предлагаемые названия и резюме исследовательских проектов также могут быть размещены на веб-сайтах каждой исследовательской группы, с которыми можно проконсультироваться перед контактом с академическим персоналом.